способ выращивания растений в теплице на стеллажах гидропонных установок

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В ТЕПЛИЦЕ НА СТЕЛЛАЖАХ ГИДРОПОННЫХ УСТАНОВОК, включающий высаживание рассады в стеллажные лотки с питательным раствором, культивирование растений и облучение верхней поверхности листьев растений в течение периода вегетации потоком оптического излучения в видимом диапазоне спектра, отличающийся тем, что в период вегетации дополнительно облучают нижнюю поверхность листьев растений потоком оптического излучения в видимом диапазоне спектра и одновременно воздействуют на обе листовые поверхности сканирующими вдоль и поперек них потоками лазерного излучения, причем оптические оси этих потоков, падающих соответственно на верхнюю и нижнюю поверхности листьев растений, в каждой точке данных поверхностей в любой момент времени пересекаются, а суммарная интенсивность потоков лазерного излучения в точках пересечения их оптических осей постоянна.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к производству овощей в защищенном грунте, теплицах при искусственном облучении.

Известен способ выращивания растений в теплицах на многоярусных узкостеллажных гидропонных установках с искусственным облучением ртутными газоразрядными лампами (Проект теплицы пл. 1190 м² с многоярусной узкостеллажной гидропонной технологией в совхозе "Пригородный" г. Сыктывкар, Орел: Гипронисельпром, 1989).

Недостатками такого способа являются низкий коэффициент использования света и невысокая урожайность выращиваемых растений.

Известно также, что лазерное излучение стимулирует биопродуктивность растений, увеличивает развитие биомассы. (Безверхний Ш.М. Сельские профессии лазерного луча. М.: Агропромиздат, 1985).

Наиболее близким к изобретению техническим решением, принятым за прототип, является способ выращивания растений в теплицах при искусственном облучении ртутными газоразрядными лампами [1].

Недостатком известного способа является то, что листовой покров растений поглощает всего 1...5% энергии света в спектральной области фотосинтетически активной радиации (ФАР), а следовательно, нерационально используется энергия излучения ламп, и поэтому низка урожайность выращиваемых овощей.

Была поставлена задача создания способа выращивания растений, при котором более рационально используется энергия искусственного излучения, что влияет на пеpиод вегетации растений и на их урожайность.

Заявляемым изобретением решена задача лучшего использования энергии искусственного излучения, т.е. улучшения поглощения листовым покровом энергии света в спектральной области ФАР, что стимулирует рост растений и, следовательно, сокращает период вегетации и повышает урожайность.

В способе выращивания растений в теплице на многоярусных узкостеллажных гидропонных установках, заключающемся в том, что высаживают рассаду в лотки с питательным раствором и культивируют растения с искусственным облучением, согласно изобретению растение дополнительно облучают лазерным излучением, осуществляя сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, которое подают на ценоз одновременно с искусственным потоком излучения в видимой области спектра с двух сторон, причем внутренние и наружные лазерные лучи синхронизируют по общей точке, при этом суммарная интенсивность внутреннего и наружного потоков лазерного излучения в каждой точке постоянна.

Заявленное изобретение позволяет достичь следующего технического результата.

Облучение растений дополнительным лазерным монохроматическим излучением создает возбужденное состояние молекулы, в котором наилучшим образом усваиваются питательные вещества, т.е. стимулирует рост растения, а следовательно, сокращает период его вегетации.

Совместное облучение искусственным излучением в видимой области спектра и лазерным монохроматическим повышает способность листового покрова растения поглощать энергию в спектральной области ФАР и, следовательно, повышает использование энергии искусственного излучения.

Подача лазерного излучения так, что одновременно осуществляют сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, обеспечивает равномерное облучение всей поверхности ценоза - внутренней, наружной, левой, правой и горизонтальной (при ее наличии).

Синхронизация внутреннего и наружного лазерных лучей по общей точке на ценозе позволяет за счет одновременного наружного и внутреннего направленного воздействия на точки листового покрова повысить способность поглощать энергию в спектральной области ФАР, а следовательно, повысить использование энергии искусственного излучения.

Постоянство суммарной интенсивности внутреннего и наружного потоков лазерного излучение в каждой точке ценоза создает условия для равномерного интенсивного развития всех растений.

Заявляемый способ выращивания растений на многоярусных узкостеллажных гидропоннных установках, при котором в лотки высаживают рассаду и культивируют с искусственным облучением, отличается от известного, принятого за прототип, тем, что растение дополнительно облучают потоком лазерного излучения, осуществляя сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, которое подают на ценоз совместно с искусственным потоком облучением в видимой области спектра одновременно с двух сторон, причем внутренний и наружный лазерные лучи синхронизируют по общей точке на ценозе, при этом суммарная интенсивность внутреннего и наружного потоков лазерного излучения в каждой точке ценоза постоянна.

Сопоставительный анализ заявленного решения с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

Из патентной и научно-технической литературы не известен способ, в котором лазерным излучением совместно с искусственным потоком в видимой области спектра облучают ценоз с двух сторон и внутренние и наружные потоки излучения подают с постоянной суммарной интенсивностью в каждой точке ценоза, осуществляя сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, предварительно ссинхронизировав его по общей точке на ценозе, для достижения описанного выше эффекта.

Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение может быть использовано в сельском хозяйстве, оно позволяет улучшить поглощение листовым покровом растений энергии света в спектральной области ФАР, а следовательно, стимулировать его рост, снизить период вегетации и повысить урожайность на 8-11%.

Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".

На фиг. 1 изображена схематично гидропонная установка с источниками облучения, поперечный разрез; на фиг. 2 - ход синхронизированных лазерных лучей при облучении.

Многоярусные стеллажные гидропонные установки 1 оборудуют стеллажами 2, на которые устанавливают горшки с растениями (не показаны). Гидропонные установки 1 оснащают системой внешнего и внутреннего облучения растений с помощью ртутных газоразрядных ламп 3, 4 с рефлекторами 5, сканирующих лазеров 6, установленных между гидропонными установками 1, и сканирующих лазеров 7, размещенных внутри установки 1. Сканирующие лазеры 6, 7 состоят из резонатора, снабженного дефлекторами непрерывного отклонения.

Способ осуществляется следующим образом.

Ценоз на стеллажах 2 гидропонных установок 1 облучают одновременно ртутными газоразрядными лампами 3, 4 и лазерами 6, 7.

Ртутными лампами 3, повешенными между установками 1, облучают наружную поверхность растений, а лампы 4, помещенные внутри установок 1, облучают их внутреннюю поверхность, обеспечивая оптимальный спектральный состав ФАР для выращивания культуры.

Одновременно с лампами 3, 4 ценоз облучают потоком лазерного излучения, формируемого сканирующими по углу лазерами 6, 7.

При сканировании по углу лазера 6 образуется наружный луч, который последовательно перемещается по наружной поверхности ценоза - вначале сверху вниз по правому ценозу одной гидропонной установки, а затем снизу вверх по левому ценозу соседней гидропонной установки. Затем совершает обратное движение. И далее аналогично.

При сканировании по углу лазера 7 образуется внутренний луч, который последовательно перемещается по внутренней поверхности ценоза одной гидропонной установки - вначале снизу вверх по левому ценозу, а затем сверху вниз по правому. После этого совершает обратное движение. И далее аналогично.

Одновременно лазеры 6 и 7 перемещаются вдоль поверхности ценоза возвратно-поступательно (вперед-назад), и таким образом наружный и внутренний лазерные лучи облучают последовательно все растения со всех сторон.

В начале сканирования оптическая ось внутреннего лазерного луча от лазера 7 пересекается в одной точке правого ценоза с оптической осью наружного лазерного луча от лазера 6.

Затем осуществляют последовательно перемещение лазерных лучей соседних наружных и внутренних лазеров 6, 7 при соблюдении условия постоянного пересечения оптических осей внутреннего и внешнего потоков лазерного излучения в каждой точке поверхности ценоза в любой момент времени.

Суммарная интенсивность Е_о внутреннего и наружного лазерных излучений в каждой точке ценоза постоянна и определяется путем сложения двух составляющих Е_о= Е₁+Е₂, где Е₁ - интенсивность облучения от газоразрядной лампы, а Е₂ - интенсивность облучения от лазера.

Способ позволяет за счет одновременного синхронного воздействия на каждую точку ценоза наружного и внутреннего лазерного луча повысить способность растений поглощать энергию в спектральной области ФАР, а следовательно, стимулирует рост растений.

Применение комплексного облучения растений газоразрядными лампами и сканирующими лазерами позволяет повысить урожайность культур ориентировочно на 10-12% за счет взаимодействия источников интегрального облучения (ламп и Солнца) и монохроматического облучения (лазеров).